¿La sustentación aerodinámica es alguna vez útil en el vuelo de cohetes?

La pesca con caña para obtener sustentación aumentará la sección transversal atmosférica del cohete y, por lo tanto, aumentará la resistencia. Para cualquier ángulo de ataque razonable, la fuerza de arrastre será mucho mayor que la fuerza de sustentación, por lo que creo que para el ascenso motorizado tiene más sentido minimizar la resistencia, lo que significa cero AoA y cero sustentación. Esto también, como señala Mark Adler, minimiza las tensiones laterales en el vehículo, lo que permite minimizar el peso estructural.

Tenga en cuenta que las pérdidas de arrastre totales en un cohete grande en ascenso a LEO son pequeñas: para Saturno V, alrededor del 0,5% del gasto total de ∆v. Dado que la sustentación de AoA bajo es una pequeña fracción de la resistencia, cualquier ganancia de la sustentación de la carrocería sería extremadamente pequeña.

Por supuesto, tiene que haber excursiones menores desde cero AoA durante un ascenso motorizado (aunque con suerte solo pequeñas); estos deben ser AoA positivos para aprovechar la poca sustentación que hay.

Dicho esto, la sustentación es útil para la dirección durante el vuelo sin motor; la primera etapa del Falcon 9 utiliza la elevación del cuerpo para controlar su vuelo descendente a un ASDS. También es muy importante para el control de los vehículos de reingreso, pero esos no son "cohetes en forma de cohete", por lo que están fuera del alcance de su pregunta.

Que yo sepa, no. Para hacer que un cohete cilíndrico sea lo más liviano posible, se vuelan para minimizar las cargas laterales en la estructura, lo más cerca posible de un ángulo de ataque cero. Si quisieran usar sustentación, aumentaría la masa de la estructura para poder soportar fuerzas de arrastre sustanciales desde el costado. No habría suficiente beneficio del levantamiento de una estructura cilíndrica para compensar ese aumento de masa.

Las alas u otras superficies de elevación, por otro lado (que está descartando), podrían proporcionar algún beneficio en las primeras partes del ascenso. Ese fue el caso de Pegasus.

Tú mismo lo dijiste, Lift es importante para la orientación y el control. De hecho, un cohete está diseñado de tal manera que el centro de presión está detrás del centro de gravedad. La distancia entre CG y CP también se denomina margen de estabilidad de calibre medido en calibre de cohete.

Puede usar las aletas de un cohete para controlar la dirección y la magnitud de la fuerza de sustentación y, por lo tanto, cambiar la posición del centro de presión y, por lo tanto, la estabilidad de su cohete en la atmósfera.

Por lo tanto, sí, el ascensor es útil.

Sí, el ascensor es útil y útil para los cohetes, incluso para aquellos que van al espacio. El ángulo de ataque a través del aire provoca sustentación que puede ayudar a reducir las pérdidas por gravedad. Los sistemas de control ajustan automáticamente el ángulo de ataque para seguir la ruta de vuelo elegida, teniendo en cuenta así la sustentación y la resistencia.

Las aeronaves dependen casi por completo de la sustentación para vencer la gravedad: los cohetes intentan ponerse en órbita rápidamente para reducir la resistencia y las pérdidas por gravedad, pero un poco de ayuda de la atmósfera es bienvenida: tienen que superar la resistencia, por lo que también pueden intentar generar algo de sustentación para compensar. . La forma del cohete importa aquí, ya que algunas formas tienen una mejor relación sustentación/resistencia: algo como el Saturn 5 no es tan bueno como un diseño suavemente curvado con una forma balística. Espero que la sustentación aerodinámica que se puede lograr sea bastante baja y el costo de la resistencia sea alto, por lo que los cohetes espaciales están optimizados para reducir la resistencia y las pérdidas por gravedad en lugar de optimizar la relación sustentación/resistencia aerodinámica como lo haría un avión. La primera etapa de Northrop Grumman Pegasus tiene un ala pequeña como un avión para proporcionar algo de sustentación adicional en la primera etapa.